تعارف
یہ آرٹیکل اس چیز کا ایک تعارف فراہم کرے گا کہ کوانٹم کمپیوٹرز عام کمپیوٹرز سے کیونکر مختلف ہیں اور ان کی وجہ سے کرپٹو کرنسیز اور ڈیجیٹل انفراسٹرکچر کو کون سے خطرات لاحق ہیں۔
غیر متناسب کرپٹو گرافی اور انٹرنیٹ سکیورٹی
عوامی کلید معلومات کی مرموز کاری کے لیے آزادانہ طور پر شیئر اور استعمال کی جا سکتی ہے، جو بعد ازاں صرف متعلقہ نجی کلید کے ذریعے ہی غیر مرموز کی جا سکتی ہیں۔ یہ چیز صرف مطلوبہ وصول کنندہ تک مرموز کردہ معلومات کی رسائی یقینی بناتی ہے۔
فی الوقت، کلیدی جوڑا بنانے والے اکثر الگورتھمز ریاضی کے چور دروازوں کے فنکشنز پہ مشتمل ہیں۔ یہ چور دروازے کے فنکشنز کسی ایسے ٹائم فریم میں قابلِ حل ہونے کے حوالے سے نہیں جانے جاتے جو پہلے سے موجود کسی کمپیوٹر کے لیے قابلِ عمل ہو۔ یہ شماریات انجام دینے کے لیے مضبوط ترین مشینوں کو بھی بے پناہ وقت درکار ہو گا۔
تاہم، کوانٹم کمپیوٹرز کہلانے والے نئے شماریاتی سسٹمز کی ڈیویلپمنٹ کے ساتھ یہ سسٹم بہت جلد بدل سکتا ہے۔ یہ بات سمجھنے کے لیے کہ کوانٹم کمپیوٹرز اتنے زیادہ طاقتور کیوں ہوتے ہیں، آئیں پہلے یہ دیکھتے ہیں کہ عام کمپیوٹرز کیسے کام کرتے ہیں۔
کلاسیکل کمپیوٹرز
جن کمپیوٹرز سے آج ہم واقف ہیں ان کو کلاسیکل کمپیوٹرز کہا سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ شماریات ایک ترتیب وار آرڈر کے اندر انجام دی جاتی ہیں- ایک شماریاتی ٹاسک پہ عمل درآمد کیا جاتا ہے، اور اس کے بعد کوئی دوسرا ٹاسک شروع کیا جا سکتا ہے۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ کلاسیکل کمپیوٹر کی یادداشت کے لیے طبیعات کے قوانین پہ عمل پیرا ہونا لازم ہے اور ان میں صرف 0 یا 1 (آف یا آن) کی حالت ہو سکتی ہے۔
ہارڈ ویئر اور سافٹ ویئر کے ایسے کئی طریقے موجود ہیں جو کمپیوٹرز کو کچھ کارکردگی حاصل کرنے کے لیے پیچیدہ شماریات نسبتاً چھوٹے حصوں میں تقسیم کرنے کے قابل بناتے ہیں۔ تاہم، بنیاد پھر بھی ایک جیسی رہتی ہے۔ کسی شماریاتی ٹاسک کو کوئی دوسرا ٹاسک شروع کرنے سے پہلے مکمل کرنا لازم ہے۔
آئیں مندرجہ ذیل مثال کو ملاحظہ کرتے ہیں، جہاں کمپیوٹر کے لیے 4 بِٹ کی کلید کا اندازہ لگانا لازم ہے۔ ان 4 بِٹس میں سے ہر ایک یا تو 0 یا پھر 1 ہو سکتا ہے۔ اس کے 16 ممکنہ مجموعے بنتے ہیں، جیسا کہ ٹیبل میں دکھایا گیا ہے:
کلاسیکل کمپیوٹر کو ہر مجموعہ علیحدہ علیحدہ دیکھنے کی ضرورت ہوتی ہے، جو ایک وقت میں ایک ہی ہو سکتا ہے۔ تصور کریں کہ کسی کیی چین پہ ایک تالہ اور 16 کلیدیں ہوں۔ ان 16 میں سے ہر کلید کو الگ الگ آزمانا ہو گا۔ اگر پہلی کلید تالا نہیں کھولتی، تو اس سے اگلی آزمائی جا سکتی ہے، پھر اس سے اگلی، اور یہ عمل اس وقت تک جاری رہتا ہے جب تک کہ درست کلید سے تالا کھل نہیں جاتا۔
تاہم، کلیدی طوالت کے بڑھنے کے ساتھ ہی، ممکنہ مجموعوں کی تعداد بھی نہایت تیزی سے بڑھ جاتی ہے۔ مندرجہ بالا مثال میں، اضافی بِٹ شامل کر کے کلیدی لمبائی کو 5 بِٹس تک بڑھانے کے نتیجے میں 32 ممکنہ مجموعے بنیں گے۔ اس میں 6 بِٹس کا اضافہ 64 ممکنہ مجموعوں کا باعث بنے گا۔ 256 بِٹس پر، ممکنہ مجموعوں کی تعداد قابلِ مشاہدہ کائنات میں تخمینہ شدہ ایٹمز کی تعداد کے قریب ہو گی۔
اس کے برعکس، شماریاتی عمل کاری کی رفتار محض درجہ بدرجہ بڑھتی ہے۔ کمپیوٹر کی عمل کاری کی رفتار دوگنا کرنے سے مقررہ وقت میں لگائے گئے اندازوں کی تعداد بھی صرف دوگنا ہو گی۔ تخمینہ لگانے کے ضمن میں تیز رفتار اضافہ کسی قسم کی بتدریج پیش رفت سے کہیں زیادہ ہوتا ہے۔
یہ بات واضح ہو گی کہ کلاسیکل کمپیوٹنگ کرپٹو کرنسیز اور انٹرنیٹ کے انفراسٹکچر کی جانب سے استعمال کردہ غیر متناسب مرموز کاری کے لیے کوئی خطرہ نہیں ہے۔
کوانٹم کمپیوٹرز
کوانٹم کمپیوٹرز - فی الوقت کمپیوٹرز کی ایسی کلاس اپنی ڈیویلپمنٹ کے بالکل ابتدائی مراحل میں ہے جس کے لیے ان اقسام کے مسائل حل کرنا نہایت آسان ہو گا۔ کوانٹم کمپیوٹرز کوانٹم مکینکس تھیوری میں بیان کردہ بنیادی اصولوں پر مبنی ہوتے ہیں، جو ذیلی ایٹمی ذرات کے تعاملاتی طریقہ کار سے متعلق ہے۔
کلاسیکل کمپیوٹرز میں، بِٹ معلومات کی نمائندگی کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور کوئی بِٹ یا تو 0 یا پھر 1 کی حالت میں ہو سکتا ہے۔ کوانٹم کمپیوٹرز کوانٹم بِٹس یا کیوبِٹس کے ذریعے کام کرتے ہیں۔ کوانٹم کمپیوٹر میں معلومات کی بنیادی اکائی کیو بِٹ ہے۔ بالکل بِٹ کی طرح، کیوبِٹ بھی 0 یا 1 کی حالت میں ہو سکتا پے۔ تاہم، کوانٹم مکینیکل طریقہ کار کی خاصیت کی مہربانی سے، کیوبِٹ بیک وقت 0 اور 1 دونوں حالتوں میں ہو سکتا ہے۔
اس امر نے کوانٹم کمپیوٹنگ کی فیلڈ میں تحقیق اور ترقی کو پر لگا دیے ہیں، جہاں یونیورسٹیاں اور نجی کمپنیاں یہ دلچسپ نئی فیلڈ دریافت کرنے کے لیے اپنے پیسے اور وقت کی سرمایہ کاری کر رہی ہیں۔ اس فیلڈ کی طرف سے تصوراتی تھیوری اور پریکٹیکل انجینئرنگ کے مسائل کا حل پیش کرنے کا عمل انسانی ٹیکنالوجی کی کامیابی کی معراج ہے۔
بدقسمتی سے، ان کوانٹم کمپیوٹرز کا نقصان یہ ہے کہ غیر متناسب کرپٹو گرافی کی بنیاد تشکیل دینے والے الگورتھمز حل کرنا آسان ہو جائے گا، جس کی وجہ سے ان پر انحصار کرنے والے سسٹمز ناکارہ ہو جائیں گے۔
آئیں 4 بِٹ کلید کریک کرنے کی مثال پر غور کرتے ہیں۔ 4 کیوبِٹ کا حامل کمپیوٹر تھیوری کے اعتبار سے تمام 16 حالتیں (مجموعہ جات) ایک ہی وقت میں واحد شماریاتی ٹاسک کے اندر، حل کر سکے گا۔ یہ شماریات انجام دینے کے لیے درکار وقت کے اندر درست کلید کو تلاش کرنے کا امکان 100% ہو گا۔
کوانٹم سے مزاحم کرپٹو گرافی
کوانٹم شماریاتی ٹیکنالوجی کا فروغ اس کرپٹو گرافی کو زیر کر سکتا ہے جس کے تحت کرپٹو کرنسیز سمیت، ہمارا اکثریتی جدید ڈیجیٹل انفراسٹرکچر آتا ہے۔
یہ چیز حکومتوں اور ملٹی نیشنل کارپوریشنز سے لے کر انفرادی صارف تک، تمام دنیا کی سکیورٹی، آپریشنز، اور مواصلات خطرے کی دہلیز پر لا کھڑا کرے گی۔ اس میں کوئی حیرت کی بات نہیں کہ اس ٹیکنالوجی کے خلاف حفاظتی اقدامات کا پتہ لگانے اور انہیں قائم کرنے کے لیے خاطر خواہ تحقیق کی ہدایت کی جا رہی ہے۔ ایسے کرپٹو گرافک الگورتھمز کوانٹم مزاحم الگورتھمز کے طور پر جانے جاتے ہیں جنہیں کوانٹم کمپیوٹرز کے خطرے کے خلاف مزاحمت کار تصور کیا جاتا ہے۔
بنیادی سطح پر، بظاہر یہ معلوم ہوتا ہے کہ کوانٹم کمپیوٹرز سے منسلک خطرہ متناسب کلیدی کرپٹوگرافی کے اندر کلیدی لمبائی میں سادہ اضافے کے ذریعے کم کیا جا سکتا ہے۔ کرپٹو گرافی کی اس فیلڈ کو اوپن چینل پہ مشترکہ خفیہ کلید کے اشتراک سے پیدا شدہ مسائل کی وجہ سے غیر متناسب کلیدی کرپٹو گرافک کے ذریعے نظر انداز کر دیا گیا تھا۔ تاہم، کوانٹم کمپیوٹنگ کے ڈیویلپ ہونے کے ساتھ یہ دوبارہ ابھر کر سامنے آ سکتی ہے۔
کسی اوپن چینل پر مشترکہ کلید کے اشتراک کا مسئلہ بذات خود کوانٹم کرپٹو گرافی میں اپنے حل کو تلاش کر سکتا ہے۔ جاسوسی کے خلاف حفاظتی اقدامات کو تشکیل دینے کے لیے پیش رفتیں جاری ہیں۔ انہی اصولوں کی بنیاد پر اشتراک کردہ چینل پر جاسوسی کرنے والوں کا پتہ لگایا جا سکتا ہے جو کوانٹم کمپیوٹرز ڈیولپمنٹ کے لیے درکار ہوتے ہیں۔ یہ اس بات کو جاننا ممکن بنا دے گا کہ آیا کوئی اشتراک کردہ متناسب کلید ماضی میں فریق ثالث کی طرف سے پڑھی یا ٹیمپر کی گئی تھی۔
کوانٹم کمپیوٹرز اور Bitcoin کی مائننگ
اختتامی خیالات
کوانٹم کمپیوٹنگ ڈیویلپمنٹ اور اس کے نتیجے میں غیر متناسب مرموز کاری کے نفاذ کی موجودہ صورتوں کو درپیش خطرہ بظاہر وقتی بات دکھائی دیتی ہے۔ تاہم، یہ فوری توجہ کا معاملہ نہیں ہے - اس کا کاملاً ادراک حاصل ہونے سے پہلے ابھی تک تھیوری اور انجینیئرنگ سے متعلقہ بہت بڑی رکاوٹیں موجود ہیں۔
معلوماتی سکیوٹی میں شامل بے پناہ اسٹیکس کے باعث، مستقبل کے حملہ آور ویکٹر کے خلاف زمینی سطح پر کام کو شروع کرنا معقول امر ہو گا۔ شکر ہے کہ پہلے سے موجود سسٹمز میں قابلِ تنصیب ممکنہ حل سے متعلق کافی زیادہ تحقیق کی جا رہی ہے۔ نظریاتی طور پر یہ حل، کوانٹم کمپیوٹرز کے خطرے کے خلاف ہمارے بنیادی انفراسٹرکچر کے مستقبل کا خاکہ کھینچیں گے۔
کوانٹم مزاحم اسٹینڈرڈز کو بڑے پیمانے پر عوام میں ایسے ہی تقسیم کیا جا سکتا ہے جیسے کہ اینڈ ٹو اینڈ مرموز کاری معروف براؤزر اور پیغاماتی ایپلیکیشنز میں تقسیم کی گئی تھی۔ جب یہ اسٹینڈرڈز حتمی شکل کو حاصل کر لیں، تو کرپٹو کرنسی کا ایکو سسٹم نسبتاً آسانی سے ان حملہ آور ویکٹرز کے خلاف مضبوط ترین ممکنہ دفاع ضم کر سکتا ہے۔